Verbrennungswärme

Die beim Verbrennen von Stoffen frei werdende Wärme wird als Verbrennungswärme bezeichnet.

Die Verbrennungswärme gibt an, wie viel Wärme abgegeben wird, wenn eine bestimmte Menge Brennstoff (Holz, Kohle, Benzin, ...) vollständig verbrannt wird.

• je größer die Menge (Masse) des verbrannten Stoffes ist und
• je größer sein Heizwert ist.

Bei festen Brennstoffen, z. B. Kohle, gibt man die Masse in der Regel in Kilogramm an. Bei flüssigen Brennstoffen, z. B. Benzin, ist Liter die gebräuchliche Einheit. Die Menge eines Gases wird meist in Kubikmeter angegeben, wobei man diesen Wert auf den Normzustand (Druck von 1013 mbar, Temperatur von 0 °C) bezieht.

Um Stoffe in verschiedenen Aggregatzuständen miteinander vergleichen zu können, bezieht man die Verbrennungswärme in der Chemie auf die Stoffmenge. Auf diese Weise erhält man die molare Verbrennungswärme, die frei wird wenn ein Mol eines Stoffes vollständig verbrannt wird.

$\begin{array}{l}{\text{CH}}_{\text{4}}{\text{ + 2 O}}_{\text{2}}\stackrel{}{\to }{\text{ CO}}_{\text{2}}{\text{ + 2 H}}_{\text{2}}\text{O Q = -890 kJ}\cdot {\text{mol}}^{\text{-1}}\\ \\ \text{Die molare Verbrennungswärme bezieht sich immer }\\ \text{auf die vollständige Verbrennung von 1 mol eines }\\ \text{Stoffes mit der dazu notwendigen Stoffmenge Sauerstoff}\text{.}\end{array}$

Die molare Verbrennungswärme oder den Heizwert von festen Brennstoffen kann man experimentell am besten in einem Kalorimeter bestimmen.

Der Heizwert von Brennstoffen

Der Heizwert von Brennstoffen ist sehr unterschiedlich. Er gibt an, wie viel Wärme frei wird, wenn ein Kilogramm oder 1 Liter oder 1 Kubikmeter eines Stoffes vollständig verbrannt werden.
Der Heizwert hängt nicht nur von dem jeweiligen Stoff ab, sondern auch von dessen Zusammensetzung. Das Holz einer Eiche hat einen anderen Heizwert als das Holz einer Buche. Trockenes Holz gibt beim Verbrennen mehr Wärme ab als feuchtes Holz. Der Heizwert von Heizöl hängt von dessen Qualität ab. Deshalb ist es üblich, für eine Reihe von Brennstoffen keinen bestimmten Heizwert, sondern ein Intervall anzugeben. In Bild 2 sind die Heizwerte einiger Stoffe zusammengestellt.

Verbrennungswärme aus energetischer und ökologischer Sicht

In den Brennstoffen ist chemische Energie gespeichert. Beim Verbrennen erfolgt eine Umwandlung in thermische Energie, die in Form von Wärme an die Umgebung abgegeben wird.

Ziel bei technischen Anordnungen ist es, einen möglichst großen Teil dieser Wärme zu nutzen, z.B. zum Beheizen einer Wohnung, zum Kochen oder zum Erwärmen von Wasser und der Erzeugung von Wasserdampf in Kraftwerken. Ein erheblicher Teil der frei werdenden Wärme wird aber nutzlos an die Umgebung abgegeben, bei PKW-Motoren etwa 70 %. Darüber hinaus wird beim Verbrennen von Stoffen das Treibhausgas Kohlenstoffdioxid freigesetzt.

Ziel muss es sein, die Umweltbelastung beim Verbrennen von Stoffen so klein wie möglich zu halten. Darüber hinaus gehören fast alle Brennstoffe zu den nicht erneuerbaren Energieträgern. Deshalb ist es unbedingt notwendig, rationell und verantwortungsbewusst mit Brennstoffen umzugehen.